CN1479670A - 用于控制/调节注塑物料分配的方法以及多型腔注塑模具 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种用于控制/调节注塑物料在多型腔注塑模具、主要是具有很多数量的型腔、例如四十八个至一百二十八个的模具中分配的方法和装置。建议将例如四至十二个喷嘴分成一组。对于每个喷嘴组在一个主控喷嘴意义上配有一个典型的、通过局部加热功率和温度传感器进行调节的喷嘴。同一喷嘴组中的其余喷嘴或型腔作为没有温度传感器的随动喷嘴。通过所存储的模型计算计算出虚拟给出的实际温度并在控制面板上显示。操作者以这种方法获得每个喷嘴的理论温度显示/实际温度显示并可以根据温度值形式的显示结果对每单个喷嘴施加影响。在保证注塑物料分配质量的条件下，通过相当经济地加工并使全部控制和调节技术经济地工作使调节费用相对于对所有喷嘴进行全部调节明显地减少。

Description

用于控制/调节注塑物料分配的方法以及多型腔注塑模具

技术领域

本发明涉及一种用于控制/调节注塑物料通过喷嘴分配到多型腔注塑模具的型腔中的方法，此外还涉及一种多型腔注塑模具，该注塑模具对于单个喷嘴具有可调节的加热功率以及温度测量、调节和显示装置。

背景技术

对于注塑要区分三组参数。第一组参数是物理量，如预处理熔料的温度和压力以及在注塑物料时在注塑螺杆和注塑缸体处的物料速度。这些参数可以在相对较大范围里变化并进行最佳化。

第二组参数是注塑模具的具体结构形状，主要是各型腔和其相互间的布置。局部加热元件的定位和加热功率的局部变化性也属于此类参数。结构部件可以由用户只在这样的范围里进行变化，即，如何使相应的调整装置配置到模具上。

第三组参数是上面所述的调整装置，以便能够对各单个型腔或至少每个型腔组局部地施加影响。预制模(Petformen)的加工似乎是具有很多数量型腔的多型腔注塑模具的范例。一种相应的模具具有例如48、96或128个型腔。这意味着，对于每个注塑循环可以同时加工48、96或128个预制模。在制备产品时必需首先确定上面所提到的第一组参数的原始参数并通过一次或多次试工作进行检验。除了在加工工序中已经设定的控制装置以外还要检验加工完毕以后的产品结果。一个很重要的检验方法是对最终产品的纯感观检验，主要通过调整者的眼睛来进行。理想的是必需观察从一个注塑循环中生产出来的所有每一个部件都是相同的和无缺陷的，前提是，每个型腔具有最佳的和全等的条件，尤其是要考虑注入喷嘴以及在各喷嘴处局部有效的加热功率。

在模具技术中，为了将注塑材料分配到型腔上采用冷通道和热通道技术。在采用热通道技术时，在分配材料时每个型腔通常具有一个喷嘴，即一个收缩口，通过喷嘴使材料进入空室。对于通过模具可以同时生产多个部件的模具在设计时要考虑到，所有型腔的条件要尽可能相同。这主要涉及到流动路程、流动阻力以及温度分配。已知，通过喷嘴温度可以改变窄处的流动阻力。为此调整者有一种装置，以便影响在各型腔中的材料分配。“尽可能相同”的说法已经表示，在实践中只能近似地实现所涉及的目标设想。

为了对喷嘴温度施加影响，可以对每个喷嘴配备加热器。每个加热器通过一个执行机构进行控制。通过改变调节量，可以改变喷嘴温度。这在实践中是起作用的，但是有缺点，即喷嘴温度也受到干扰因素、如开机和环境条件变化的影响。调节量没有传递给调整者关于在喷嘴上实际上排出什么以及如何起作用的信息。因此作用结果在很大程度上取决于调整者的经验，首先取决于调整者是否学习过识别复杂的关系并正确的判断。前提是，模具以及第一组参数的所有参数都最佳地进行调整，因此调整者或操作者必需根据各有缺陷的预制模决定相关型腔的修正作用的形式和参数并付诸实施。这提出了很高的要求并且在没有足够资格的操作者时可能导致非常不利的后果。因此为了实现精确的、长时间稳定的、可靠的喷嘴温度控制，每个喷嘴包括一个温度传感器并且通过一个调温器求得加热器的调节量。由此补偿由于变化的环境条件而产生的干扰。在此操作者可以以℃输入个别的喷嘴温度。

EP 0 909 628给出另一种解决方案。按照这个方案为了实现最高的要求通过对各个型腔的完备的压力监控保证同时充满型腔。对于每一个型腔的充满过程从充填开始通过压力监控进行检测并与基准压力曲线进行比较。为了进行修正，对于各喷嘴加热器的加热功率进行干涉，使得能够把所有的单个型腔置于一个一致的水平上。所提出的压力调节的目标是，压力升高在时间上对于所有的型腔是完全一致的或者差别趋于零。对于具有相当多的、例如48，96，128个型腔的模具，已经对每个喷嘴的个别温度测量和调节造成了相当可观的费用。对于具有狭小空间比例的模具通常不可能实现对每个喷嘴配置温度传感器。由于这个原因按照EP 0 909 628所提出的附加压力调节只对于较少数量的型腔在经济上总的看来是有意义并负担得起的。

发明内容

现在提出本发明的目的，对于注塑物料在多型腔注塑模具中的分配的控制/调节提出一种经济的解决方案，并且不损害对于各单个型腔的控制/调节质量，这一点也适合于很多数量的型腔。

按照本发明的方法的特征在于，通过对喷嘴加热功率施加影响通过单个喷嘴分配注塑物料，其中调节至少一个主控喷嘴的加热功率并且根据主控喷嘴通过计算求得并调整至少另一个喷嘴的加热功率。

按照本发明的多型腔注塑模具的特征在于，至少一个喷嘴的加热功率可以通过温度传感器确定并可以通过理论值/实际值比较在一个主控喷嘴意义上进行调节，而至少另一个喷嘴的加热功率可以以该被调节的喷嘴为基础通过计算装置进行调整。

许多发明者已经知道，在模具结构中根据功能要重视型腔和分配器的对称布置。这一点通常可以这样实现，即所有喷嘴、至少在类似位置上具有类似的环境条件。新的解决方案充分利用这个事实，即至少在一个可识别的类似区域内只需对一个喷嘴配备一个具有理论值/实际值比较的完整调节。在类似区域中的每个其它的或所有其它的喷嘴都可以在随动喷嘴的意义上通过相应的模型计算进行控制。

根据对称性可以对一个或几个型腔配备一个喷嘴温度传感器。调节这个喷嘴或这些喷嘴。所述调节补偿变化的、例如开机时的环境影响并使喷嘴上的温度保持恒定。如果对一个没有温度传感器的随动喷嘴给出被调节喷嘴的调节量，则出现相同的温度，其中环境影响通过主控喷嘴的给定参数进行补偿。为了保证每个喷嘴温度的个别调整性，必需能够影响每个喷嘴的调整参数。为了实现例如1℃的小温度差，调节量必需从0.1％变化到0.5％，对于操作者产生一个非常不明显的情况。

因此对于新的解决方案可以明显地减少受关注的调节和实际值测量的应用，而不出现质量的真正损害对注塑物料通过喷嘴分配到型腔中的影响。更确切地说，新的解决方案通过计算机/存储器构成，对于一个确定的模具记录下来一次找到的对于每个型腔的最佳值并将这个最佳值再应用于下一次或者在具有学习能力的智能意义上持续地改进这个最佳值。对于一个模具，可以记录下来一次确定的偏差并且对于以后产品作为从一开始具有相应的启动程序的基础。简而言之，首先使主控喷嘴最佳地适应周围条件以及变化的工作条件。借助于这种修正作用可以使随动喷嘴对各单个喷嘴的完全特殊条件作出反应，或者说，它们可以对于其各自的偏差进行编程。同时对于随动喷嘴的修正简化到既无需在喷嘴处也无需在型腔里配置温度传感器的简单控制。

本发明能够实现许多特别有利的结构形式。这些结构形式以权利要求2至7以及9至12为基础得出。

在很多数量型腔情况下将喷嘴划分成组，其中在每个喷嘴组中在主控喷嘴的意义上调节一个代表性喷嘴的加热功率并通过计算求得对该喷嘴组其余喷嘴的修正并进行调整。因此明显地降低传感器技术方面的结构费用。按照新的解决方案建议，例如最多每四个喷嘴、每六个喷嘴、每八个喷嘴、每十二个喷嘴、每二十四个喷嘴、每四十八个喷嘴等具有一个温度传感器而其余没有温度传感器的喷嘴作为被导引的喷嘴。如果质量要求不是特别高，则也可以设想，只调节一个或两个喷嘴而所有其余喷嘴作为随动喷嘴进行控制。

新的控制/调节方案基于这样的主导思想建立，即通过真正或典型被调节的具有温度理论值/实际值比较的喷嘴主要掌握变化的环境影响。与现有技术一样，新的解决方案的目标保留对于每个喷嘴温度差的调节量为约1℃至5℃或1℃至10℃，并且调节量变化力争在0.1至0.5％之间。按照新的解决方案一个非常重要的事实在于，不管一个喷嘴的加热功率是被导引的还是被调节的，都在控制面板上显示温度值。注塑机的调整者或操作者既不根据经验也不从毛坯产品生产者的说明中了解最佳的加工温度。温度对于过程管理具有最大可能的可信性。此外温度是一个基本的物理参数，对于这个参数人们似乎可以解释为一种“感觉”。因此在大多数情况下将温度参数作为显示和修正并被调整者作为经验知识迅速接受。调整者可以将这个信息本身标记到各个有关型腔。如果对于每个被导引或被调节的喷嘴显示理论温度和实际温度，这将特别容易地实现调整者的任务。

根据装置将单个喷嘴分成组，其中每一个组具有一个被调节的主控喷嘴并且以被调节的喷嘴为基础通过计算装置和相应的模型计算调节该喷嘴组中的其余随动喷嘴。由计算得出的、虚拟实际值可以被显示出来。

按照另一实施例设想在一个被导引区内部对至少一个被导引的喷嘴配置至少一个或几个温度传感器，用于检验作为基础的模型计算。这一点能够实现整个控制/调节系统的自动控制。控制温度传感器不直接是一个调节系统的组成部分并因此仅不知不觉地将新的解决方案的优点归结为结构费用的问题。

附图说明

下面借助于几个实施例描述本发明的其它细节。附图所示为：

图1为被调节和被导引的喷嘴的组合或者说主控喷嘴和随动喷嘴的组合的原理图；

图2为多型腔注塑模具连接的示例；

图3a和3b分别为喷嘴处以及预制模型腔的缩小截面图和放大截面图。

具体实施方式

图1示出新的解决方案的基本结构的核心。在上面的视图部分是一个主控喷嘴1，紧挨着其下面的是一个随动喷嘴2，并在其下面示出另一随动喷嘴2’，2”等。对每个喷嘴附设一个加热器3，3’等，该加热器通过控制导线4，4’从一个调节器5或一个控制单元6获得相应的调节信号。从调节器将理论数据/实际数据传递给设置在调节器上的计算机7，计算机同时是存储器和计算器并且是所需计算模型的存储位置。从计算机给出所有理论值以及调节量和随动喷嘴上的调节量斜率Sa。

为了将通过简单操作进行温度调节的喷嘴的优点与被调节喷嘴的成本和空间优点结合起来，可以采用一种适合的方法：将被调节区的调节量用来作为被导引区的基础。被导引区在控制面板上与被调节区一样获得一个理论温度。求得被调节喷嘴(T_sr)的理论值与被导引喷嘴(T_sfn)的理论值之间的温度差。通过模型计算或通过试验可以获得实际工作点的斜率(S_a)。斜率(S_a)＝Δ调节量/Δ温度。对于每一个被导引喷嘴的调节量(Z_fn)按照下面的公式求得：Z_fn＝Z_r+(T_sfn-T_sr)S_a。

因为通常涉及一个小的温度差，因此可以非常准确地保持被导引喷嘴的温度，使得与全部调节的喷嘴相比在特性上几乎不再能够确定出差别。可以方便地检验这种模型的质量，其中使附加的喷嘴获得一个温度传感器，但是保持被导引。因此可以将一个被导引喷嘴的有效实际温度与理论值进行比较。如果大于被调节喷嘴，则被导引的喷嘴从属于最类似的被调节喷嘴。为了对于操作者而言，在舒适性上与全部被调节的喷嘴相比不存在差别，也可以通过模型计算求得温度实际值。T_ifn＝T_ir+(T_sfn-T_sr)。通过这种方法操作者通常确定不出具有喷嘴全部被调节的模具与具有一个或几个被调节的喷嘴而其余为被导引的喷嘴的模具之间的差别。但是模具的和控制生产变得更加经济，并使空间需求更加减小。对于操作者本身直接最接近的是控制面板8，如同已知的那样，该控制面板可以显示大量的工作数据、工作状态、变化曲线、图表、统计数据等。按照新的解决方案，对于每一个喷嘴附加地配置一个温度理论值/实际值显示器。不管是一个被调节的喷嘴还是被导引的喷嘴，相应的温度以℃显示。

图2简示出四十八个型腔与相应数量喷嘴的布置。所有型腔按照每八个型腔或喷嘴分成组Gr₁至Gr₆。深色标记的分别为主控喷嘴1。两个喷嘴9以及9’标有十字线。它们是配有温度传感器的控制喷嘴，但是不具备自身调节。喷嘴9，9’以及所有其余喷嘴(没有深色标记的)是随动喷嘴，这些喷嘴被本组的那个主控喷嘴所导引。所有四十八个喷嘴中有六个喷嘴具有温度传感器并配有全部的调节系统。所有其余的喷嘴以相同的方法配有加热器，但是只能通过一个加热功率的调节过程进行调节。尽管如此，那些实际值仍作为虚拟数值以℃显示在控制面板上。根据主控喷嘴的数值和模型计算求得虚拟温度实际值并可以持续地通过试验和经验进行修正。

图3a和3b示出单个喷嘴的结构细节。一个注塑模具20直接放置在分配块21上。在模具一侧示出一个水冷型芯22，该型芯从属于一个未示出的第二模具半体并“在内部界定预制模23”。外部形状通过模具型腔24给出，型腔在周边具有水冷通道25。喷嘴26配有一个加热外壳27。在喷嘴26内部有一个针阀28。喷嘴26通过一个分配通道29供料。通过温度传感器30确定喷嘴上的实际温度。

Claims (12)

1.用于控制/调节注塑物料通过喷嘴分配到多型腔注塑模具的型腔中的方法，其特征在于，通过对喷嘴加热功率施加影响由单个喷嘴分配注塑物料，其中调节至少一个喷嘴的加热功率并通过计算求得且调整至少另一个喷嘴的加热功率。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述喷嘴被分成组，其中在每一个喷嘴组中在一个主控喷嘴意义上调节一个喷嘴的加热功率并通过计算求得且调整该喷嘴组中其余喷嘴的调整值。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，一个或几个喷嘴配有喷嘴温度传感器，其中对于被调节的喷嘴补偿变化的环境影响。

4.如权利要求1至3所述的方法，其特征在于，对于每个喷嘴的温度差调节量设计为约1℃至10℃，对于调节量变化为0.1至0.5％。

5.如权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，不管一个喷嘴的加热功率是被导引的还是被调节的，可以在控制面板上显示温度值并可以作为温度值输入修正。

6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，对于每一个被导引的或被调节的喷嘴显示理论温度和实际温度。

7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，采用被调节区的调节量作为基础并由此进行推导地通过模型计算修正被导引区。

8.多型腔注塑模，其具对于各个喷嘴以及温度测量、调节和显示装置具有可调整的加热功率，其特征在于，通过一个温度传感器可以确定至少一个喷嘴的加热功率，并可以通过理论值/实际值比较在一个主控喷嘴意义上进行调节，并可以通过计算装置以被调节的喷嘴为基础调节至少另一个喷嘴的加热功率。

9.如权利要求8所述的多型腔注塑模具，其特征在于，将所述各个喷嘴分成组，其中每个喷嘴组中具有一个被调节的主控喷嘴并可以以被调节喷嘴为基础通过计算装置、最好通过给出温度值调整该喷嘴组中的其余喷嘴。

10.如权利要求8或9所述的多型腔注塑模具，其特征在于，所述控制面板对于每一个喷嘴具有一个温度显示器、最好是一个理论温度显示器以及一个实际温度显示器，其中被导引喷嘴的实际值可以通过计算装置确定并可以通过温度值输入修正。

11.如权利要求8至10所述的多型腔注塑模具，其特征在于，将所述型腔分成被导引区和被调节区，其中至少在一个被导引区内对至少一个被导引的喷嘴配备一个温度传感器，用于控制作为基础的模型计算。

12.多型腔注塑模具，其特征在于，最多每四个喷嘴、每六个喷嘴、每八个喷嘴、每十二个喷嘴、每二十四个喷嘴、每四十八个喷嘴等具有一个温度传感器，并且其余没有温度传感器的喷嘴作为被导引的喷嘴，或者说每个模具中只有一个或几个喷嘴被调节而其余喷嘴作为随动喷嘴被控制。